Pencetakan 3D, juga dikenal sebagai manufaktur aditif, memungkinkan pembuatan objek fisik dengan menyimpan bahan lapis demi lapis berdasarkan model 3D digital. Ada banyak teknologi dan bahan pencetakan 3D yang berbeda untuk dipilih, tergantung pada persyaratan aplikasi. Panduan komprehensif ini membahas yang paling umum Pencetakan 3D jenis, karakteristik utamanya, aplikasi yang sesuai, serta pro dan kontra untuk membantu memilih metode pencetakan 3D yang tepat.
Ikhtisar Metode Pencetakan 3D Utama
Berikut ini adalah perbandingan teknologi dan bahan cetak 3D paling populer yang tersedia:
| Jenis Pencetakan 3D | Bahan | Karakteristik Utama | Aplikasi Khas |
|---|---|---|---|
| Pemodelan Deposisi Terpadu (FDM) | Termoplastik seperti PLA, ABS, PETG | Biaya rendah, kekuatan bagus | Pembuatan prototipe, pencetakan hobi |
| Stereolitografi (SLA) | Fotopolimer, resin | Akurasi dan hasil akhir permukaan yang sangat baik | Perhiasan, model gigi |
| Selective Laser Sintering (SLS) | Nilon, serbuk logam | Sifat mekanik yang baik | Pembuatan prototipe fungsional, perkakas |
| Multi Jet Fusion (MJF) | Plastik nilon | Produktivitas tinggi, kekuatan | Produksi massal |
| Pengaliran Pengikat | Logam, pasir, bubuk gipsum | Ukuran rakitan yang besar, kecepatan cetak yang cepat | Pola pengecoran, cetakan |
| Pengaliran Material | Fotopolimer | Kemampuan pencetakan multi-material | Model medis, seni |
Tabel ini merangkum teknologi pencetakan 3D utama, bahan yang digunakan, karakteristiknya, dan aplikasi umum. Baca terus untuk mengetahui lebih rinci mengenai masing-masing jenis pencetakan 3D.
Pemodelan Deposisi Terpadu (FDM)
Fused deposition modeling (FDM) adalah teknologi pencetakan 3D yang paling umum dan terjangkau yang digunakan oleh para penghobi dan profesional.
Cara Kerja Pencetakan 3D FDM
Pencetakan FDM bekerja dengan memanaskan filamen termoplastik hingga menjadi semi-cair dan menyimpannya selapis demi selapis di atas alas cetak. Saat lapisan-lapisan tersebut disimpan, mereka akan menyatu dan mengeras untuk menghasilkan objek 3D akhir.
Komponen Utama dari Printer 3D FDM:
- Kepala cetak - mengekstrusi plastik yang meleleh
- Alas cetak - menyediakan alas statis untuk mencetak objek.
- Filamen - bahan mentah, dipasok sebagai gulungan kawat plastik
- Sistem kontrol - memandu print head untuk menyimpan plastik secara tepat.
Bahan filamen yang paling umum digunakan adalah:
- PLA (Polylactic Acid) - Mudah dicetak, bahan terkuat untuk FDM
- ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) - Plastik yang sedikit fleksibel dan tahan lama
- PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol) - Menggabungkan kekuatan ABS dengan kejernihan PLA
Keuntungan dari Pencetakan FDM
Biaya rendah: Baik printer maupun bahannya sangat terjangkau dibandingkan dengan teknologi pencetakan 3D lainnya. Harga printer bagi para penghobi mulai dari beberapa ratus dolar saja.
Pengoperasian Sederhana: Printer FDM mudah disiapkan dan digunakan. Tidak perlu melakukan pasca-pemrosesan yang rumit untuk cetakan yang sudah jadi.
Pilihan Bahan: Ada banyak jenis filamen yang tersedia - plastik, komposit, fleksibel dan bahkan penyangga yang bisa dilarutkan.
Keterbatasan Pencetakan FDM
Resolusi yang lebih rendah: Ketinggian lapisan sekitar 0,1 - 0,3 mm yang menghasilkan efek tangga-tangga pada lereng dan lekukan.
Ikatan Antar Lapisan yang Lemah: Lapisan dapat mengalami delaminasi di bawah tekanan karena tidak ada perpaduan kimiawi di antara lapisan.
Geometri Terbatas: FDM tidak dapat membuat rongga tertutup atau undercut karena diperlukan bahan pendukung.
Warping: Termoplastik seperti PLA dan ABS menyusut saat pendinginan yang menyebabkan lengkungan di sudut-sudutnya.
Produsen Printer FDM
Beberapa produsen printer 3D FDM terkemuka, antara lain:
- MakerBot
- Ultimaker
- Penelitian Prusa
- FlashForge
- Angkat3D
- CraftBot
Ada juga banyak kit printer 3D penghobi seperti Creality dan Artillery yang menawarkan nilai yang luar biasa.
Aplikasi Pencetakan FDM
Pembuatan prototipe - Sangat bagus untuk mengulangi prototipe desain dan bukti konsep dengan cepat.
Pendidikan - Printer 3D FDM sangat populer di sekolah dan perguruan tinggi untuk pendidikan.
Perkakas - Dapat digunakan untuk mencetak jig, perlengkapan, pemandu dan alat manufaktur lainnya.
Percetakan Penghobi - Para penggemar menggunakan FDM untuk membuat model, alat peraga cosplay, miniatur, gadget dan banyak lagi.
Suku Cadang Penggunaan Akhir - Dapat digunakan untuk produksi komponen akhir, paling cocok untuk komponen yang tidak memerlukan akurasi tinggi atau permukaan akhir.
Pencetakan Stereolitografi (SLA)
Stereolitografi (SLA) adalah bentuk pencetakan 3D yang menggunakan photopolymer yang mengeras ketika terkena sinar ultraviolet. SLA dapat membuat bagian yang sangat akurat dan halus sehingga ideal untuk model yang mendetail, perhiasan, pelurus gigi, dan perangkat medis.
Cara Kerja Pencetakan SLA
Pencetakan SLA dimulai dengan tong berisi resin fotopolimer cair. Sinar laser menelusuri setiap pola lapisan pada permukaan resin yang memadatkan area yang terbuka. Platform pembuatan terangkat untuk memisahkan lapisan yang dicetak dari tong dan memungkinkan resin segar mengalir ke bawah untuk lapisan berikutnya.
Komponen Utama dari Printer SLA:
- Laser UV - secara selektif menyembuhkan resin lapis demi lapis
- Tong resin - berisi resin polimer cair
- Bangun platform - naik setelah setiap lapisan dicetak
- Tangki resin - menyimpan dan memasok resin
Resin SLA yang umum digunakan meliputi:
- Fotopolimer standar - Bagian yang akurat dan cukup kuat
- Resin yang tahan lama dan fleksibel - Untuk komponen yang lebih kuat
- Resin yang dapat dicor - Terbakar dengan bersih untuk pengecoran logam
Manfaat Pencetakan 3D SLA
Akurasi yang sangat baik - Dapat menghasilkan bagian yang sangat detail dengan permukaan yang halus hingga resolusi lapisan ~0,025 mm.
Sifat Mekanis yang Hebat - Benda yang dicetak bersifat isotropis dengan kekuatan yang sebanding dengan komponen cetakan injeksi.
Ragam Resin - Dapat memilih sifat resin dari yang kaku hingga yang fleksibel dan bahkan bio-kompatibel.
Tidak Ada Dukungan yang Dibutuhkan - Tong resin memberikan dukungan yang konstan selama pencetakan sehingga memungkinkan geometri yang rumit.
Keterbatasan Pencetakan SLA
Volume Pembuatan yang Lebih Kecil - Printer SLA pada umumnya memiliki ukuran cetak maksimum yang lebih kecil (<1 kaki kubik).
Diperlukan Pasca-Pemrosesan - Komponen yang dicetak harus dibersihkan dan diawetkan di bawah sinar UV.
Toksisitas Resin - Beberapa fotopolimer mengandung bahan berbahaya dan iritasi.
Biaya Resin - Bahan-bahannya jauh lebih mahal daripada filamen FDM.
Merek Printer SLA yang Populer
Produsen printer 3D SLA terkemuka termasuk:
- Formlabs
- Peopoly
- Anycubic
- Beku
- Kreativitas
- Elegoo
Banyak yang menawarkan printer 3D SLA bagi para penghobi dan profesional.
Aplikasi Pencetakan SLA
Perhiasan - Sangat bagus untuk membuat perhiasan yang sangat detail dan pola utama.
Gigi - Digunakan untuk membuat panduan bedah, model ortodontik, dan aligner.
Pembuatan Model - Model arsitektur, miniatur, dan figur aksi yang sangat akurat.
Peralatan Medis - Cocok untuk prostetik khusus, implan dan model anatomi yang mirip dengan aslinya bagi para ahli bedah.
Pola Pengecoran - Pengecoran investasi dapat menghasilkan komponen penggunaan akhir logam dari pola resin SLA.
Selective Laser Sintering (SLS)
Selective laser sintering (SLS) menggunakan laser untuk memadukan bahan bubuk dan menghasilkan objek 3D. Berbagai pilihan serbuk plastik, logam, keramik dan komposit dapat digunakan dalam printer SLS untuk membuat prototipe fungsional dan komponen penggunaan akhir.
Cara Kerja Pencetakan 3D SLS
Pencetakan SLS berlangsung dalam ruang yang diisi dengan bahan bubuk. Laser secara selektif melelehkan dan menyatukan butiran bubuk jika diperlukan berdasarkan model 3D. Platform cetak kemudian turun, memungkinkan lapisan bubuk yang baru untuk digulung di atasnya. Siklus ini berulang sampai objek penuh dibangun di tempat tidur bubuk.
Komponen Utama Printer SLS:
- Laser CO2 - secara selektif melebur bahan bubuk
- Tempat tidur bubuk - menyimpan dan memasok bubuk bahan baku
- Roller - oleskan bubuk segar untuk setiap lapisan
- Lampu pemanas - memanaskan bubuk tepat di bawah titik leleh
Bahan-bahan SLS yang umum meliputi:
- Nilon (PA 12) - Plastik yang paling banyak digunakan untuk komponen yang kuat dan tahan lama
- Alumida - Filamen komposit nilon-aluminium, meniru logam
- TPU, PEBA - Bahan fleksibel untuk komponen seperti karet
- MENGINTIP, PEKK - Termoplastik berkinerja tinggi, tahan panas/kimia
- Baja tahan karat - Untuk komponen logam penggunaan akhir berkekuatan tinggi
Manfaat Pencetakan SLS
Bagian Kekuatan Fungsional - Sifat isotropik yang mendekati memungkinkan prototipe fungsional dan komponen penggunaan akhir.
Geometri Kompleks - Bentuk dan struktur kisi-kisi yang dapat menopang diri sendiri dapat dilakukan dengan mencetak di tempat tidur bubuk.
Pilihan Bahan - SLS dapat memproses berbagai logam, plastik, polimer, komposit, dan keramik.
Tidak Ada Dukungan yang Dibutuhkan - Serbuk di sekelilingnya sendiri berfungsi sebagai penyangga selama pencetakan.
Kelemahan Pencetakan SLS
Permukaan Kasar - Pencetakan berbasis bubuk menghasilkan permukaan akhir yang kasar sehingga memerlukan finishing sekunder.
Peralatan Besar - Printer SLS jauh lebih besar dan lebih berat daripada teknologi lainnya.
Biaya Material - Bahan serbuk lebih mahal dibandingkan dengan filamen.
Pengolahan pasca - Serbuk yang tidak menyatu harus dibersihkan dari bagian yang dicetak sebelum digunakan.
Produsen Printer SLS
Perusahaan printer 3D SLS yang terkemuka termasuk:
- Sistem 3D
- EOS
- Farsoon
- Prodways
- Ricoh
- Sharebot
- Sintratec
Baik printer SLS industri maupun desktop, sekarang sudah tersedia.
Aplikasi Pencetakan SLS
Pembuatan Prototipe Fungsional - Digunakan untuk membuat model kerja untuk pengujian kesesuaian, perakitan, dan kinerja.
Alat Manufaktur - Mencetak jig lini produksi, perlengkapan, pengukur inspeksi, dll.
Suku Cadang Penggunaan Akhir - Industri kedirgantaraan dan otomotif menggunakan SLS untuk membuat komponen jadi.
Biomedis - SLS dapat membuat implan, perancah, dan peralatan medis yang disesuaikan.
Arsitektur - Model skala detail bangunan, topografi dan medan yang dibuat melalui pencetakan SLS.
Teknologi Multi Jet Fusion (MJF)
Multi jet fusion (MJF) adalah proses pencetakan 3D bed bed powder yang dikembangkan oleh HP. Proses ini menggunakan serangkaian printhead inkjet untuk secara selektif menyimpan bahan peleburan dan perincian pada lapisan bubuk. MJF memungkinkan aplikasi manufaktur yang produktif dan dapat diskalakan dengan kualitas komponen yang sangat baik.
Cara Kerja Pencetakan 3D MJF
Proses pencetakan MJF berlangsung di dalam ruang bedak serbuk yang sangat mirip dengan SLS. Printhead inkjet secara selektif menyimpan agen peleburan di tempat yang seharusnya mengeras. Hal ini segera diikuti oleh zat perincian yang meningkatkan definisi tepi dan kehalusan permukaan. Serbuk kemudian dilapisi ulang dan siklus ini berulang sampai seluruh objek tercetak.
Komponen Utama Printer MJF:
- Array printhead inkjet termal HP
- Alas bedak untuk menampung bubuk plastik nilon
- Lampu IR untuk memanaskan alas bedak terlebih dahulu
- Rol untuk menyebarkan lapisan bedak segar
Printer MJF secara eksklusif menggunakan bahan serbuk nilon PA12 yang tersedia dalam berbagai tingkatan dengan berbagai sifat, seperti elastisitas yang ditingkatkan, rasio kekuatan-terhadap-berat, dan banyak lagi.
Manfaat Pencetakan 3D MJF
Produktivitas Tinggi - Kecepatan cetak yang sangat cepat memungkinkan produksi massal komponen penggunaan akhir.
Sifat Mekanis Yang Sangat Baik - Bagian-bagiannya sama atau melebihi nilon cetakan injeksi dengan sifat isotropik.
Detail Tinggi - Hasil cetakan memiliki definisi fitur yang bagus dan hasil akhir permukaan yang baik, langsung dari printer.
Skala Ekonomi - Biaya produksi MJF berkurang secara signifikan dengan volume yang lebih tinggi.
Keterbatasan Teknologi MJF
Bahan Tunggal - Saat ini terbatas pada plastik nilon meskipun komposit sedang dikembangkan.
Peralatan Besar - Printer MJF memiliki tapak yang cukup besar dan berat.
Pengolahan pasca - Serbuk yang tidak menyatu harus dibersihkan dari bagian yang dicetak sebelum digunakan.
Biaya Awal yang Tinggi - Printer 3D MJF kelas industri memiliki biaya yang cukup besar.
Model Printer MJF
HP saat ini memiliki tiga model printer MJF:
- HP Jet Fusion 3200/4200 - Untuk pembuatan prototipe dan manufaktur jangka pendek
- Seri HP Jet Fusion 5200 - Dioptimalkan untuk manufaktur skala penuh
- HP Metal Jet S100 - Untuk produksi komponen logam dalam jumlah besar
Aplikasi Pencetakan 3D MJF
Penyesuaian massal - Ideal untuk ukuran lot yang efisien mulai dari 10 hingga 1000 bagian yang identik.
Otomotif - Digunakan untuk membuat jig, perlengkapan, komponen sistem fluida, lampu depan, dan lainnya.
Barang Konsumsi - Memproduksi secara massal suku cadang penggunaan akhir untuk elektronik, alas kaki, peralatan rumah tangga, peralatan olahraga, dll.
Manufaktur Industri - Mencetak perkakas lini produksi seperti pelindung konveyor, perlengkapan perakitan, jig, dan peralatan lantai pabrik.
Teknologi Pengaliran Binder
Pencetakan 3D jet pengikat menggunakan zat pengikat cair yang diendapkan secara selektif untuk menyatukan partikel bubuk. Hal ini memungkinkan pencetakan komponen cetakan logam atau pasir berukuran besar yang cepat dan terjangkau untuk penggunaan industri.
Cara Kerja Pencetakan Binder Jet
Proses pengaliran cairan pengikat menyebarkan lapisan tipis serbuk pada platform rakitan. Kepala cetak inkjet mengeluarkan tetesan cairan pengikat di area yang harus dipadatkan. Bahan pengikat mengikat butiran serbuk secara bersama-sama membentuk benda padat lapis demi lapis.
Komponen Utama dari Printer Binder Jet:
- Kepala cetak - menyimpan cairan pengikat
- Tempat tidur bubuk - menampung bubuk bahan baku
- Roller - oleskan bubuk segar untuk setiap lapisan
- Oven pengawetan - mengawetkan bagian hijau setelah pencetakan
Pengaliran pengikat dapat menggunakan bahan bubuk apa pun termasuk:
- Serbuk baja tahan karat - Paling umum untuk bagian logam akhir
- Pasir - Untuk mencetak cetakan dan inti
- Keramik - Untuk memproduksi patung seni dan barang dekorasi
- Gypsum - Untuk ornamen arsitektural
Keuntungan dari Pencetakan Binder Jet
Kecepatan Tinggi - Waktu cetak yang sangat cepat, tidak bergantung pada kerumitan atau kuantitas bagian.
Limbah Rendah - Serbuk yang tidak terikat dapat digunakan kembali sehingga menghasilkan penghematan material.
Bagian Besar - Volume cetak yang sangat besar, bisa mencapai 1 meter kubik.
Fleksibilitas Material - Berbagai macam logam, pasir, keramik, dan komposit dapat dicetak.
Keterbatasan Pengaliran Binder
Resolusi Lebih Rendah - Hasil cetakan memiliki permukaan akhir yang berbintik-bintik karena batas saturasi cairan.
Pengolahan pasca - Sintering diperlukan untuk mencapai kepadatan dan sifat penuh untuk komponen logam.
Anisotropik - Sifat mekanis bervariasi tergantung pada orientasi bangunan.
Akurasi Dimensi - Penyusutan komponen yang dicetak selama sintering dapat memengaruhi presisi.
Produsen Printer Jetting Binder Utama
Perusahaan yang membuat sistem pencetakan 3D jet pengikat termasuk:
- ExOne
- Logam Digital
- DESCAM
- Voxeljet
- Logam Desktop
- Aditif GE
Tersedia printer binder jetting yang ramah industri dan kantor.
Penggunaan Pencetakan 3D Binder Jet
Pengecoran Logam - Cetakan pasir dan inti dicetak untuk pengecoran investasi benda logam yang kompleks.
Perkakas - Perkakas jet pengikat yang ringan dan berbiaya rendah untuk cetakan injeksi plastik.
Produksi Seri - Pengaliran pengikat baja tahan karat untuk pembuatan batch kecil.
Arsitektur - Seniman biasa membuat pahatan, ornamen, dan patung dekoratif yang rumit.
Pendidikan - Cara yang terjangkau bagi sekolah untuk memperkenalkan pencetakan 3D logam.
Teknologi Pengaliran Material
Pengaliran bahan adalah metode pencetakan 3D yang menyimpan tetesan kecil bahan photopolymer untuk membangun objek lapis demi lapis. Metode ini memfasilitasi pencetakan multi-material dan geometri kompleks yang tidak tertandingi oleh teknologi lainnya.
Cara Kerja Pengaliran Material
Kepala cetak yang mengalirkan bahan secara selektif menyimpan bahan fotopolimer dalam tetesan sekecil satu pikoliter dalam volume. Lampu UV secara instan menyembuhkan setiap lapisan saat dicetak. Platform pembuatannya turun, memungkinkan lapisan berikutnya dicetak. Struktur pendukung juga dicetak menggunakan gel yang dapat dilepas.
Komponen Utama dari Printer Jet Material:
- Kepala cetak - injektor piezoelektrik yang menyemprotkan tetesan material
- Lampu UV - langsung menyembuhkan material yang mengendap
- Baki bahan - menampung cairan photopolymers
- Perangkat lunak - mengontrol pencampuran bahan
Beberapa bahan pengaliran yang umum meliputi:
- Resin plastik yang kaku - Untuk model yang tahan lama dan detail
- Resin seperti karet - Bagian yang fleksibel dengan sifat elastis
- Bahan transparan - Model bening dan komponen optik
- Lilin, penyangga gel - Larut setelah dicetak.
Manfaat Pengaliran Material
Multi-Material - Kemampuan untuk mencetak resin dan gradien yang berbeda-beda dalam satu bagian.
Detail Tinggi - Permukaan akhir yang sangat halus dengan lapisan tipis 16-30 mikron.
Properti Material yang Beragam - Dari plastik kaku hingga polipropilena yang disimulasikan.
Bentuk Kompleks - Dapat membuat rongga dan potongan tertutup dengan mencetak gel pendukung.
Kelemahan Pengaliran Material
Ukuran Tubuh Kecil - Dibatasi pada model dan komponen yang lebih kecil, biasanya di bawah ukuran 1 kaki.
Biaya Material - Bahan cetak sangat mahal dibandingkan dengan proses pencetakan 3D lainnya.
Sensitivitas Kelembaban - Komponen yang dicetak dapat rusak atau melengkung apabila terkena kelembapan.
Pengolahan pasca - Gel pendukung harus dilepas dan beberapa bagian memerlukan pengawetan UV.
Produsen Sistem Pengaliran Material Terkemuka
Perusahaan terkemuka yang mengembangkan printer 3D pengaliran material antara lain:
- Stratasys
- Sistem 3D
- Xaar
- voxeljet
- EnvisionTEC
- DowDupont
Printer didesain untuk penggunaan komersial dan industri.
Aplikasi Pengaliran Material
Pembuatan prototipe - Sangat bagus untuk model konsep yang memerlukan properti multi-material dan detail yang halus.
Manufaktur - Digunakan untuk memproduksi suku cadang penggunaan akhir dalam jumlah kecil, sesuai dengan geometri kompleks bervolume rendah.
Medis - Panduan bedah, model anatomi dengan tekstur yang realistis dicetak.
Gigi - Pengaliran multi-material menciptakan prostetik dan aligner ortodontik yang realistis.
Konsumen - Aksesori mode yang dipersonalisasi, casing ponsel, alas kaki dicetak 3D.
Otomotif - Membuat komponen plastik dan karet kecil yang terperinci seperti gasket.
Dirgantara - Komponen non-struktural yang ringan dengan geometri yang rumit dicetak.
Cara Memilih Teknologi Pencetakan 3D yang Tepat
Dengan begitu banyak jenis pencetakan 3D yang tersedia, mungkin membingungkan untuk menentukan metode terbaik untuk suatu aplikasi. Berikut ini beberapa kriteria utama untuk memandu proses pemilihan:
Tujuan Pencetakan - Prototipe, model konsep visual, bagian pengujian fungsional, produksi penggunaan akhir? Teknologi yang berbeda sesuai dengan tujuan yang berbeda.
Ukuran Bagian - Printer desktop memiliki volume rakitan yang kecil. Pertimbangkan sistem industri untuk komponen yang lebih besar.
Bagian Geometri - Menilai persyaratan untuk rongga tertutup, undercut, permukaan akhir, presisi dimensi.
Kebutuhan Material - Sesuaikan sifat material seperti kekuatan, ketahanan panas, fleksibilitas dengan aplikasinya.
Anggaran - Printer 3D industri memiliki biaya peralatan yang lebih tinggi. Pertimbangkan biaya operasional seperti biaya material.
Kecepatan dan Throughput - Beberapa teknologi seperti MJF dan pengaliran pengikat jauh lebih cepat daripada yang lain.
Pengolahan pasca - Bandingkan tenaga kerja sekunder dan biaya seperti pemindahan penyangga, finishing permukaan, pemulihan bubuk.
Keahlian Teknis - Metode yang lebih sederhana seperti FDM membutuhkan lebih sedikit pelatihan daripada SLS atau pengaliran material.
Dengan mengevaluasi kriteria di atas untuk aplikasi tertentu, daftar teknologi pencetakan 3D yang sesuai dapat dipersempit secara signifikan untuk memilih metode yang optimal. Pembuatan prototipe dan produksi massal akan membutuhkan printer yang sangat berbeda. Mencari panduan ahli dapat membantu lebih jauh dalam membuat pemilihan teknologi pencetakan 3D yang tepat.
Perbandingan Metode Pencetakan 3D
Berikut ini ringkasan perbedaan utama antara teknologi pencetakan 3D yang populer:
| Parameter | FDM | SLA | SLS | MJF | Pengaliran Pengikat | Pengaliran Material |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bahan baku | Filamen | Resin cair | Bedak | Bedak | Bedak | Resin cair |
| Akurasi | Sedang | Tinggi | Sedang | Tinggi | Sedang | Tinggi |
| Permukaan akhir | Sedang | Tinggi | Rendah | Sedang | Rendah | Tinggi |
| Ukuran bangunan maksimal | Sedang | Kecil | Besar | Sedang | Sangat besar | Kecil |
| Geometri yang didukung | Tidak. | Ya. | Ya. | Ya. | Ya. | Ya. |
| Kecepatan | Lambat | Sedang | Sedang | Sangat cepat | Sangat cepat | Sedang |
| Kekuatan bagian | Sedang | Sedang | Tinggi | Tinggi | Sedang | Sedang |
| Bahan yang tersedia | Bagus. | Adil | Luar biasa | Terbatas | Luar biasa | Bagus. |
| Pengolahan pasca | Minimal | Diperlukan | Diperlukan | Diperlukan | Diperlukan | Diperlukan |
| Kompleksitas perangkat lunak | Sederhana | Sedang | Kompleks | Kompleks | Sedang | Kompleks |
| Biaya peralatan | $500-$100k | $3k-$250k | $100k-$1M | > $100k | > $100k | > $100k |
| Biaya material | Rendah | Tinggi | Sedang | Sedang | Sedang | Sangat tinggi |
Bagan perbandingan ini merangkum fitur, kemampuan, dan biaya khas yang terkait dengan teknologi pencetakan 3D yang paling umum. Bagan ini memberikan panduan singkat mengenai pertukaran antara berbagai metode untuk menginformasikan proses pemilihan aplikasi tertentu.
Pro dan Kontra Metode Pencetakan 3D Utama
| Jenis Pencetakan 3D | Keuntungan | Kekurangan |
|---|---|---|
| FDM | Murah, kekuatan yang baik, variasi bahan | Akurasi yang lebih rendah, ikatan antar lapisan yang lemah, lengkungan |
| SLA | Akurasi tinggi, hasil akhir permukaan yang bagus, tersedia resin bening | Volume pembuatan kecil, bahan mahal, pasca-pemrosesan |
| SLS | Bagian kekuatan fungsional, didukung geometri yang kompleks | Permukaan akhir yang kasar, peralatan besar, biaya material |
| MJF | Kecepatan sangat tinggi, sifat mekanik yang sangat baik | Saat ini terbatas pada nilon, biaya printer yang tinggi |
| Pengaliran Pengikat | Pencetakan cepat, ukuran besar, berbagai bahan | Resolusi yang lebih rendah, pasca-pemrosesan, sifat anisotropik |
| Pengaliran Material | Kemampuan multi-material, detail yang hebat, properti yang beragam | Ukuran rakitan kecil, perlu melepas penyangga, biaya material tinggi |
Memahami keunggulan dan keterbatasan yang melekat pada setiap proses pencetakan 3D memungkinkan pemilihan teknologi yang optimal berdasarkan persyaratan aplikasi. Pro dan kontra harus ditimbang dengan cermat berdasarkan kriteria utama seperti properti komponen, akurasi, biaya dan kecepatan.
Opsi Bahan Pencetakan 3D
Printer 3D menggunakan berbagai macam bahan, mulai dari plastik, logam hingga photopolymer yang disesuaikan. Berikut ini adalah beberapa opsi bahan yang paling umum digunakan di seluruh proses pencetakan 3D yang berbeda:
Plastik
- ABS - Kuat, tahan lama, sedikit fleksibel
- PLA - Polimer yang tangguh, lungsin rendah, dan berasal dari bio
- Nilon - Kekuatan, keserbagunaan, biaya yang sangat baik
- PETG - Jernih, bau rendah, lebih mudah dicetak daripada ABS
- TPU - Filamen fleksibel untuk komponen seperti karet
Fotopolimer
- Resin standar - Akurat dengan sifat mekanik yang baik
- Resin yang dapat dicor - Terbakar dengan bersih untuk pengecoran logam
- Resin yang tahan lama - Tahan terhadap suhu tinggi, ketangguhan
- Resin SG gigi - Bahan kelas 1 yang biokompatibel
- Resin fleksibel - Sifat elastis yang mirip dengan polipropilena
Logam
- Baja tahan karat - Serbuk logam yang paling umum untuk aplikasi berkekuatan tinggi
- Aluminium - Bagian yang ringan namun kuat
- Titanium - Biokompatibel dengan ketahanan korosi yang tinggi
- Paduan nikel - Kekerasan dan ketahanan panas untuk perkakas
- Logam mulia - Perak, emas, cocok untuk perhiasan
Keramik
- Alumina - Kekerasan tinggi, tahan panas dan korosi
- Zirkonia - Kekuatan dan ketangguhan patah yang sangat tinggi
- Hidroksiapatit - Biokeramik yang digunakan untuk implan tulang
- Porselen - Untuk patung yang sangat artistik dan artefak dekoratif
Komposit
- Serat karbon - Diperkuat dengan karbon untuk kekuatan yang sangat tinggi
- Bersinar dalam gelap - PLA dengan aditif berpendar
- Isi kayu & logam - Bahan hibrida seperti bronzefill, copperfill, dll.
- Magnetik - Filamen yang mengandung serbuk besi untuk komponen magnetik
Dengan berbagai bahan yang tersedia untuk teknologi pencetakan 3D yang berbeda-beda, pilihannya dapat disesuaikan secara tepat dengan persyaratan mekanis, termal, elektrik dan estetika suatu aplikasi.
Permukaan Akhir Pencetakan 3D
Hasil akhir permukaan, tekstur dan akurasi komponen cetakan 3D bergantung pada beberapa faktor:
- Proses Pencetakan 3D - FDM, SLA, SLS, dll. memiliki resolusi yang berbeda-beda
- Ketinggian Lapisan - Lapisan yang lebih tipis memberikan permukaan yang lebih halus
- Orientasi - Bagian dapat dicetak secara vertikal atau diagonal
- Sudut Raster - Orientasi raster bergantian di antara lapisan mengurangi loncatan yang terlihat
- Pasca-Pemrosesan - Metode seperti pengamplasan, penggerindaan, pelapisan meningkatkan hasil akhir
Berikut ini adalah perbandingan hasil akhir permukaan yang diperoleh dengan teknologi pencetakan 3D yang berbeda-beda:
| Metode Pencetakan 3D | Bahan baku | Tinggi Lapisan Khas | Permukaan akhir |
|---|---|---|---|
| FDM | Filamen | 50 - 200 mikron | Cukup hingga sedang |
| SLA | Resin cair | 25 - 100 mikron | Luar biasa |
| SLS | Bedak | 50 - 150 mikron | Sedang hingga buruk |
| Pengaliran pengikat | Bedak | 80 - 140 mikron | Sedang hingga buruk |
| Pengaliran material | Resin cair | 16 - 30 mikron | Luar biasa |
SLA dan pengaliran material dapat mencapai permukaan yang paling halus. Pencetakan FDM memerlukan pengoptimalan tinggi lapisan, sudut raster dan finishing untuk meningkatkan kualitas permukaan.
Panduan Desain untuk Pencetakan 3D
Pertimbangkan prinsip-prinsip desain ini apabila membuat model komponen untuk pencetakan 3D:
- Optimalkan ketebalan dinding hingga 1,2-2mm untuk kekuatan yang memadai
- Sertakan fillet dan bulatan untuk meredakan konsentrasi stres
- Desain snap fit, engsel hidup, dan komponen fleksibel dengan jarak bebas yang optimal
- Meminimalkan overhang yang membutuhkan material pendukung sebanyak mungkin
- Arahkan bagian secara optimal pada platform rakitan untuk mengurangi penyangga
- Memungkinkan adanya jarak bebas dalam memindahkan rakitan untuk langkah-langkah pasca-pemrosesan
- Toleransi desain menurut kemampuan printer dan bahan
- Pastikan rongga tertutup memiliki lubang keluar untuk menghilangkan serbuk pada beberapa proses
- Memperhitungkan perubahan properti karena orientasi layer dan arah bangunan
Mengikuti prinsip DfAM (Design for Additive Manufacturing) memungkinkan pembuatan model 3D yang dapat dicetak yang disesuaikan dengan kemampuan teknologi dan bahan yang dipilih.
Pemasok Peralatan Pencetakan 3D
Ada banyak sekali vendor yang memasok peralatan pencetakan 3D profesional, termasuk:
Printer 3D Desktop
- MakerBot, Ultimaker, Prusa Research, FlashForge, LulzBot, Formlabs
Printer Plastik Industri
- Stratasys, Sistem 3D, EOS, EnvisionTEC, Karbon
Printer 3D Logam
- EOS, Renishaw, Desktop Metal, Markforged, Xact Metal
Sistem Produksi Volume
- HP, Karbon, Logam Desktop, Logam Terikat
Printer Khusus
- Organovo (bioprinting), Nanoscribe (skala mikro), wholmen (skala besar)
Kit Printer
- Kreativitas, Artileri, Tronksi, Anikubik
Layanan Cetak
- Materialise, Sculpteo, Protolabs, Shapeways
Ketika mencari printer 3D yang sesuai, pertimbangkan teknologi printer, volume rakitan, bahan, akurasi, kemampuan perangkat lunak, reputasi produsen, paket layanan, dan biaya pengoperasian.
Pertimbangan Biaya untuk Pencetakan 3D
Biaya untuk memulai pencetakan 3D bergantung pada banyak faktor:
Biaya Printer
- Mesin FDM desktop mulai di bawah $300
- Printer industri profesional berkisar dari $5.000 hingga lebih dari $1.000.000
Bahan
- 1 kg filamen PLA: $20-50
- Resin 1 liter untuk SLA: $50-200
- Serbuk logam: $100-500 per kg
Perangkat lunak
- Alat bantu pemodelan 3D gratis seperti Tinkercad atau Fusion360
- Perangkat lunak CAD berlisensi berharga $1000 - $7000
Peralatan Pasca-Pemrosesan
- Bahan habis pakai printer seperti filamen, resin, nozel
- Alat finishing untuk menghaluskan, mengecat, melapisi
- Oven sintering industri untuk serbuk logam
Keahlian Teknis
- Pelatihan operator dan kurva pembelajaran
- Dukungan teknik profesional
Pertimbangkan dengan cermat biaya peralatan awal dan biaya operasional yang sedang berjalan saat mengadopsi pencetakan 3D untuk aplikasi produksi. Memanfaatkan biro layanan pencetakan 3D untuk menghindari pengeluaran modal.
Memilih Biro Layanan Pencetakan 3D
Berikut ini adalah beberapa saran untuk memilih penyedia layanan pencetakan 3D:
- Tinjau berbagai teknologi pencetakan yang didukung yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi
- Cari keahlian material yang relevan dengan proyek Anda
- Mengevaluasi kapasitas volume bangunan dan skalabilitas produksi
- Menilai keterampilan tenaga kerja dan dukungan teknik yang ditawarkan
- Pertimbangkan kecepatan, waktu pengiriman, dan lokasi
- Tinjau sertifikasi kualitas dan sampel komponen untuk hasil akhir permukaan
- Bandingkan model penetapan harga: per bagian, diskon volume, langganan
- Periksa ulasan dan testimoni pelanggan secara online
- Mengevaluasi kemampuan pasca-pemrosesan, penyelesaian dan pelapisan
- Mendiskusikan kepemilikan, perlindungan data, dan kerahasiaan
- Memahami proses pemesanan, opsi pengunggahan, dan waktu tunggu
- Pertimbangkan layanan dengan sentuhan tinggi seperti desain untuk AM, keahlian teknik
Bermitra dengan biro layanan yang tepat memberikan akses ke berbagai kemampuan pencetakan 3D tanpa investasi modal yang besar.
Prospek Masa Depan untuk Pencetakan 3D
Teknologi pencetakan 3D diproyeksikan akan terus berkembang pesat:
- Penurunan biaya dan peningkatan keterjangkauan printer 3D industri
- Pengembangan material baru yang memperluas aplikasi - komposit, bio-material
- Hasil akhir permukaan yang lebih baik yang menyaingi manufaktur tradisional
- Manufaktur hibrida yang menggabungkan pencetakan 3D dengan pemesinan dan proses lainnya
- Solusi pasca-pemrosesan dan penyelesaian otomatis
- Peningkatan perangkat lunak untuk desain, simulasi proses, dan pengoptimalan
- Memanfaatkan pengaliran pengikat logam dan PBF logam multi-laser untuk produksi massal
- Peningkatan kualitas komponen, presisi, pengulangan untuk manufaktur penggunaan akhir
- Alur kerja yang efisien dan inventaris digital untuk produksi suku cadang sesuai permintaan
- Pertumbuhan aplikasi khusus bernilai tinggi di bidang medis, kedirgantaraan, pertahanan
Inovasi-inovasi ini akan memperluas kemampuan pencetakan 3D lebih dari sekadar pembuatan prototipe cepat menuju manufaktur digital di seluruh sektor industri.
Kesimpulan
Pencetakan 3D telah berevolusi menjadi teknologi yang mengganggu dengan aplikasi yang luas, mulai dari pembuatan prototipe hingga produksi. Memahami prinsip kerja, kemampuan, kasus penggunaan, dan keekonomisan proses pencetakan 3D yang berbeda sangat penting untuk adopsi yang efektif. Dengan berbagai pilihan teknologi dan material yang sekarang tersedia dikombinasikan dengan penurunan biaya, pemanfaatan pencetakan 3D akan semakin cepat di berbagai industri dalam dekade mendatang. Perusahaan harus secara aktif mengevaluasi bagaimana pencetakan 3D dapat meningkatkan siklus pengembangan produk, rantai pasokan, dan operasi manufaktur mereka agar tetap kompetitif. Dengan kemajuan dalam kecepatan, akurasi, pengulangan, dan properti komponen, pencetakan 3D menjanjikan untuk menjadi komponen strategis dari lanskap manufaktur digital di masa depan.